Vad är hagelgevärmetoden inom genetik?

Hagelgevärmetoden används för att sekvensera långa strängar av en deoxiribonukleinsyramolekyl (DNA). Det förlitar sig på en annan metod för DNA-sekvensering som kallas kedjetermineringsmetoden. Med hagelgevärmetoden sekvenserar forskare delar av DNA-strängen och använder resultaten för att skapa en kontinuerlig sekvens.

Sekvensering är processen för att hitta atomkompositionen i en molekyl och undersöka de kemiska bindningarna som förenar dessa atomer. I DNA används sekvensering för att hitta i vilken ordning vissa molekyler förekommer. Dessa molekyler kallas nukleotider. De fyra nukleotidbaserna är adenin, guanin, cytosin och tymin.

Ett sätt att sekvensera långa DNA-strängar är att använda hagelgevärmetoden. I denna metod bryts DNA upp i slumpmässiga fragment. De resulterande segmenten sekvenseras sedan med användning av en metod som kallas kedjeavslutningsmetoden. Kedjeavslutning är metoden att välja för korta DNA-sekvenser. Den använder få hårda kemikalier och lägre mängder radioaktivitet än andra korta sekvensmetoder.

I kedjetermineringsmetoden delas en DNA-sträng upp i fyra sekvenseringsreaktioner. Var och en innehåller alla fyra nukleotider och ett enzym som fungerar som en katalysator, kallad DNA-polymeras. En dideoxynukleotid, som i princip är en nukleotid som saknar en del av dess sockersekvens, tillsätts sedan till varje sekvenseringsreaktion. Efter bearbetning av dessa reaktioner kan forskare avbilda dem och läsa DNA-sekvensen.

Under hagelgevärmetoden för sekvensering av DNA, sker allt detta flera gånger med olika slumpmässiga fragment av DNA. Detta resulterar i flera överlappande sektioner av sekvenserat DNA. Ett datorprogram använder sedan de överlappande sektionerna för att skapa en kontinuerlig DNA-sekvens.

Problemet med hagelgevärmetoden är att DNA är oerhört komplex. Ofta innehåller den repetitiva sekvenser som ser lika ut men som utgör olika delar av DNA: t. Den kompletta uppsättningen av mänskligt DNA, kallat det mänskliga genomet, har mer än tre miljarder baspar. Det enda sättet att vara säker på att placeringen av repetitiva sekvenser är korrekt är att göra mer slumpmässiga avläsningar så att varje del sekvenseras flera gånger. Trots det uppstår fel.

Hagelgevärmetoden för sekvensering var framkant för DNA-sekvensering fram till cirka 2005. Sedan dess har forskare skapat nästa generations sekvensering, som fungerar mycket snabbare. Noggrannheten för individuella avläsningar är mindre än med hagelgevärsekvensering, men forskare kompenseras för detta genom att kunna göra fler avläsningar på kortare tid.